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Ha potuto il graphene essere un'efficace piattaforma antivirale contro SARS-CoV-2?

La pandemia di malattia 2019 di coronavirus (COVID-19) continua a catturare un tributo pesante su vita umana e su benessere economico. Causato dal coronavirus 2 (SARS-CoV-2) di sindrome respiratorio acuto severo, efficacemente non è stata ricambiata finora, dai antivirals terapeutici o preventivi più attualmente disponibili. L'inaugurazione di un nuovo prodotto vaccino ha cominciato ma è improbabile da raggiungere la copertura adeguata a tempo impedire molte altre morti.

Il bisogno urgente per terapeutica novella ha stimolato la ricerca sugli inibitori di vasto-spettro dell'infezione virale e della replica. Un nuovo articolo pubblicato nel giornale piccolo descrive l'attività antivirale delle piattaforme sintetizzate del graphene, indicante i nuovi approcci terapeutici contro questo virus.

Esigenza degli obiettivi della non punta

SARS-CoV-2 è un virus avvolto dal beta genere di coronavirus del ‐. Infetta la cellula ospite dell'obiettivo via la sua glicoproteina della punta, che lega ad angiotensina il ‐ che converte l'enzima 2 (ACE2) sulla superficie delle cellule ospiti ed inizia l'entrata del virus. La maggior parte di vaccino e dei anticorpi terapeutici quindi mirano a questa proteina.

Tuttavia, i ricercatori già hanno notato che appena alcune mutazioni nella proteina della punta al dominio dell'ricevitore-associazione (RBD) possono permettere che il virus sfugga alla neutralizzazione dagli anticorpi che riconoscono gli epitopi, compreso i residui mutati. Il nuovo studio quindi mette a fuoco sull'individuazione degli obiettivi virali nuovi per inibizione di entrata virale.

I ricercatori hanno esplorato i composti di uso che causano lo strappo irreversibile della membrana virale, ma lasciano le membrane di cellula umana intatte, o causano soltanto facilmente il danno riparabile. Questo i detersivi eliminati indispensabili gradiscono il solfonato dodecilico del sodio, poiché questi sono forte tossici alle cellule umane.

Graphene offre la piattaforma antivirale

I ricercatori nello studio corrente girato in graphene, un 2D nanomaterial composto di carbonio. Il graphene modificato presenta una piattaforma capace di inibizione dei vari agenti patogeni, sia batterici che virali, a causa della sua alta affinità obbligatoria.

Ciò è mediata dalle interazioni multivalent che accadono all'interfaccia functionalized. Questi includono anticorpo o interazioni, obbligazioni elettrostatiche e le trappole legante-mediate dell'agente patogeno. Tali intrappolamento e meccanismi di spostamento sono stati dimostrati negli studi più iniziali, che hanno mostrato il graphene per avere beni virustatic piuttosto che virucidal.

Gli effetti Virucidal di graphene possono essere mediati dalle interazioni idrofobe o dagli effetti meccanici. Per assicurare questo, i ricercatori hanno aggiunto i gruppi funzionali come il solfato del poliglicerolo (PGS) e le catene alifatiche al graphene rivestono la superficie. Ciò le ha aiutate per creare una schiera delle piattaforme del graphene, che poi sono state confrontate per il loro effetto inibitorio sui coronaviruses.

Rappresentazione schematica delle interazioni progettate fra G-PGS-C11 e SARS-CoV-2. Mentre negativamente - il solfato fatto pagare del poliglicerolo interagisce positivamente con - i domini fatti pagare della S sulla superficie di SARS-CoV-2, catene alifatiche penetrano nella sua membrana e disintegrano il virus. b) Rappresentazione schematica della sintesi della G-PGS-CX. Sintesi dei derivati di G-PGS con i) lo short (C6, C9) ed ii) le catene alifatiche lunghe (C10, C11 e C12). G-PGS, DMF, C6H13NH2/C9H19NH2/C10H21NH2/C11H23NH2/C12H25NH2, trietilammina, °C 25-60, 24 immagini del AFM del Ce del H.) con le parti ingrandette che mostrano dimensione ed altezza tipiche delle lamiere sottili del graphene e spettri altamente risolti di XPS del f-h) per G-PGS-C6, G-PGS e G-PGS-C12, rispettivamente. Le barre del disgaggio corrispondono a 100 nanometro.
a) Rappresentazione schematica delle interazioni progettate fra G-PGS-C11 e SARS-CoV-2. Mentre negativamente - il solfato fatto pagare del poliglicerolo interagisce positivamente con - i domini fatti pagare della S sulla superficie di SARS-CoV-2, catene alifatiche penetrano nella sua membrana e disintegrano il virus. b) Rappresentazione schematica della sintesi della G-PGS-CX. Sintesi dei derivati di G-PGS con i) lo short (C6, C9) ed ii) le catene alifatiche lunghe (C10, C11 e C12). G-PGS, DMF, C6H13NH2/C9H19NH2/C10H21NH2/C11H23NH2/C12H25NH2, trietilammina, °C 25-60, 24 immagini del AFM del Ce del H.) con le parti ingrandette che mostrano dimensione ed altezza tipiche delle lamiere sottili del graphene e spettri altamente risolti di XPS del f-h) per G-PGS-C6, G-PGS e G-PGS-C12, rispettivamente. Le barre del disgaggio corrispondono a 100 nanometro.

Le interazioni elettrostatiche sono chiave ad attività virucidal

Graphene con le catene alifatiche che contengono meno di 10 atomi di carbonio non riusciti per mostrare la forte inibizione, ma quando le catene più lunghe sono state usate, l'inibizione e la distruzione di virion è stato migliorato. Tuttavia, questo è stato accompagnato da citotossicità.

Sia PGS che le catene alchiliche erano rispettivamente importanti in tali interazioni elettrostatiche ed idrofobe, che hanno mostrato il bloccaggio del virus e l'attività sinergici della rottura contro il ‐ 2 di CoV del ‐ di SAR.

Le catene alifatiche causano la disintegrazione virale della busta

Hanno trovato che la presenza delle catene alifatiche lunghe sulle lamiere sottili del graphene piombo all'infiltrazione delle membrane cellulari, che era responsabile della morte delle cellule. Ciò quindi porterebbe alla conclusione che le particelle virali sarebbero state inattivate soltanto in presenza di tali catene alchiliche, con un numero ottimale di 11 atomo di carbonio.

Potenziale preventivo e terapeutico contro il virus in tensione

In un esperimento felino di coronavirus, ha osservato l'efficace abolizione dell'infezione una volta trattato con il ‐ functionalized C11 del ‐ PGS di G del composto del graphene, indicante il loro potenziale come agenti preventivi.

Secondariamente, ha osservato la stessa inibizione quasi completa di replica del virus all'interno delle celle già infettate. L'efficacia potenziale del ‐ C11 del ‐ PGS di G come infezione seguente dell'agente terapeutico è quindi ovvia.

La maggior parte dei inibitori virali non Xerox bloccano l'associazione del virus-ricevitore, ma lasciano il virion capace dell'infezione se rilasciato da inibizione. Tuttavia, il ‐ C11 del ‐ PGS di G ha mostrato la chiara attività virucidal, diminuente i titoli virali da due ordini di grandezza e superante il simile ‐ C12 del ‐ C10 del ‐ PGS di G dei composti e del ‐ PGS di G.

La microscopia elettronica di trasmissione criogenica (EM del ‐ di cryo) dei coronaviruses felini incubati con il ‐ virustatic del ‐ C6 del ‐ PGS di G e del ‐ PGS di G C11 ha mostrato quella mentre il precedente non riuscito per produrre tutti i cambiamenti morfologici, la disintegrazione prodotta ultimi dei virions. Ciò era dovuto la rottura della busta e la perdita delle punte.

Meccanismo di attività virucidal

Ulteriore analisi ha indicato che PGS, essendo negativamente - fatto pagare, ha formato le interazioni elettrostatiche con le regioni positive della proteina della punta. Nel frattempo, le catene alifatiche hanno formato le interazioni con la busta virale, inducente la a scassinare ed inattivante il virus.

La struttura flessibile della lamiera sottile del graphene ha permesso che le interazioni multiple accadessero con la stessi particella del virus, bloccaggio virale aumentante e rottura.

Margine terapeutico

I ricercatori egualmente hanno identificato le concentrazioni citotossiche ed inibitorie mezzo massime (CC50 e IC50, rispettivamente) di ‐ C11 del ‐ PGS di G come ~43 e ~5 µg/mL, rispettivamente. Ciò mostra la finestra della sicurezza terapeutica. Il diametro composto di dieci parti della cella tipica riguardante il virus conferisce sul precedente una membrana più curva, capace di maggior sforzo. Inoltre, la cella può riparare facilmente la sua membrana, a differenza del virus, che manca del macchinario per agire in tal modo.

Il ‐ C11 del ‐ PGS di G egualmente è stato dimostrato per inibire bene SARS-CoV-2 alle concentrazioni sotto il suo CC50, vale a dire, un IC50 di 0,8 µg/mL. Quindi, il suo indice analitico di selettività, indicante la sua sicurezza alle celle, è 86. Effettivamente, ad una dose di 50 µg/mL, l'inibizione irreversibile del virus ha accaduto, ma il livello della cellula basale è rimanere intatto.

Che cosa sono le implicazioni?

Lo studio dimostra l'utilità di graphene come un 2D functionalized la piattaforma per catturare le particelle virali e per inattivarli. I gruppi funzionali erano doppi in natura, comprendendo il solfato del poliglicerolo e le Catene alifatiche 11 atomo di carbonio di lunghezza.

La più forte attività virucidal è stata veduta con il ‐ C11 del ‐ PGS di G, che non è stato associato con la tossicità significativa alla cellula ospite. “Il ‐ osservato del paletto ha trattato l'effetto e un indice analitico di selettività di 86 apre la porta per le applicazioni terapeutiche potenziali.„

Journal reference:
Dr. Liji Thomas

Written by

Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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